研究:肠道菌群可预测COVID-19的严重程度

2020-04-28 11:59:26

 

COVID-19大流行正在蔓延到世界的每个角落。但是,并非所有人都以相同的速度患病。有一项新研究表明,肠道微生物组的组成可以部分解释敏感性的差异。

 

临床医生已经观察到超过60%的COVID-19患者出现腹泻,恶心和呕吐,这些症状预示了总体病情恶化。

 

严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2(SARS-CoV-2)是COVID-19病的病原体,通过与血管紧张素转化酶(ACE)2结合而进入人宿主细胞,该酶是病毒受体。在回肠和结肠中发现该分子的浓度较高,并能调节肠道炎症。ACE2直接影响肠道微生物组,间接影响心肺风险。

 

研究人员选择了一组蛋白质,这些蛋白质可以作为生物标志物来预测严重疾病的进展。但是,他们还检查了这些蛋白质是否可以帮助了解使人更易感染该疾病的原因,以及肠道菌群在调节健康人中这些生物标记物水平方面所起的作用。

 

专家组使用了来自31名COVID-19患者的血液蛋白质组学数据,以及来自2400名未感染个体的多组学数据。前一个数据集用于创建风险评分,以预测COVID-19病例会发展到严重还是严重水平,这称为血液蛋白质组学风险评分(PRS)。

 

然后将血液PRS与炎症生物标记物相关联,以查看PRS是否能够预测健康个体的疾病易感性。在这项研究中,他们使用了蛋白质组学和血液生物标志物来检测990人的炎症。

 

下一步是使用机器来识别肠道菌群的特定特征,这些特征可以预测COVID-19的重要蛋白质组生物标记。还分析了粪便的代谢特征,以发现可能是肠道微生物组与疾病易感性联系的关键的其他机制。最后一步是评估40种不同的宿主因子和环境因子如何影响这些肠道微生物组因子。

 

在对COVID-19患者的早期研究中,研究人员确定了22种血清蛋白质组学生物标志物,这些标志物有助于预测严重疾病的进展。这套生物标记物被修剪到20个,而剩下两个对健康患者不可用。

 

在当前研究中,使用该组为31名患者建立血液PRS。其中18例不严重,而13例严重。随着PRS增加10%,严重疾病的风险增加57%。研究人员认为这是风险评分可以预测COVID-19进展的证据。

 

研究人员测量了肠道菌群的微生物谱与血液蛋白质组学之间的相关性。他们对一个样本(n = 132)中的参与者进行了横断面研究或快照研究,而对169名参与者进行了另一项前瞻性研究。

 

分析显示,核心OTU预测的PRS与实际PRS之间具有较高的相关性。20个核心OTU与预测严重COVID-19的20个蛋白质组生物标志物之间也存在密切关联。如果按年龄分层,则仅在较高年龄组中该关联才有意义。

 

结果在前瞻性研究中重复。这表明肠道微生物组的变化比血液蛋白质组学的变化更早发生。如果是这样,他们可能起因果作用。

 

研究人员检查了大约1000名参与者的核心肠道微生物谱与粪便代谢产物之间的联系。他们发现尿液中的45种代谢产物与超过一半的核心OTU有相关。

 

它们大多数是氨基酸,脂肪酸或胆汁酸,组织中的氨基酸水平对于维持健康的免疫力至关重要,因为它取决于代谢应激途径和营养物质的可用性。降低特定氨基酸水平可抑制炎症。因此,这些受饮食和相关细菌种群调节的代谢途径可能会驱动肠道菌群对宿主代谢和炎症的影响。

 

研究人员认为,在健康人中,肠道微生物组的组成可以高度预测与严重COVID-19相关的血液蛋白质组学生物标志物。

 

严重COVID-19相关的“细胞因子风暴”(体内促炎性化学物质含量过高)应得到有效治疗,以减少该病的致命性。蛋白质组生物标志物与炎症分子的相关性,特别是在老年人群中,表明细胞因子风暴是潜在炎症的结果,该炎症在该亚组中更为常见。

 

究人员总结表示,发现的核心肠道微生物特征和相关代谢产物可能作为潜在的预防及治疗目标,尤其是在那些容易感染SARS-CoV-2感染者中。它们还可以作为药物开发的潜在治疗靶标。

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